煤泥的凝聚結(jié)團(tuán)及燃燒特性

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1、碩士學(xué)位論文煤泥的凝聚結(jié)團(tuán)及燃燒特性AGGOMERATIONANDCOMBUSTIONCHARACTERISTICSOFCOALSLIME劉松霖哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TK224.1學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：621.18密級(jí)：公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文煤泥的凝聚結(jié)團(tuán)及燃燒特性碩士研究生：劉松霖導(dǎo)師：王輝教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：動(dòng)力工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex：TK224.1U.D.C：621.18Dissertationforthe

2、MasterDegreeinEngineeringAGGOMERATIONANDCOMBUSTIONCHARACTERISTICSOFCOALSLIMECandidate：LiuSonglinSupervisor：Prof.WangHuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScience&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Instit

3、ution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要隨著近年來(lái)煤炭的大量開(kāi)采和使用，使得現(xiàn)有煤炭煤質(zhì)變差，同時(shí)導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題十分嚴(yán)峻。因此，開(kāi)采出來(lái)煤炭的大部分需進(jìn)行洗選分離，按質(zhì)利用，煤泥便是煤炭洗選加工過(guò)程中的副產(chǎn)品。由于煤泥具有高水分含量及持水性、高灰分、低熱值等特性，導(dǎo)致對(duì)煤泥的利用十分局限。高灰分低熱值的特點(diǎn)會(huì)影響煤泥的快速燃盡并帶來(lái)一定的鍋爐磨損問(wèn)題；高水分的特點(diǎn)又會(huì)帶來(lái)流化床床溫下降、燃燒效率降低等問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)使煤泥在高溫條件下發(fā)生熱爆和結(jié)團(tuán)和現(xiàn)象。煤泥的結(jié)團(tuán)特性會(huì)使顆粒給入鍋爐時(shí)不被還原成細(xì)粉而發(fā)生揚(yáng)析，進(jìn)

4、而促進(jìn)燃料燃燒效率的提高，但是團(tuán)塊過(guò)大不利于煤泥的燃盡，容易造成床層的堆積?；诿耗喔咚趾考俺炙?、高灰低熱值的特性，研究不同給料特性和運(yùn)行工況對(duì)煤泥燃燒特性的影響，并提出適合煤泥穩(wěn)定燃燒的低能耗技術(shù)，對(duì)煤泥在CFB鍋爐中的清潔高效燃燒利用具有重要意義。本文采用了山東濟(jì)寧、山西臨縣、陜西子長(zhǎng)三種不同地區(qū)的浮選尾煤煤泥，利用臥式管式爐試驗(yàn)系統(tǒng)研究了煤泥的靜態(tài)燃燒特性及燃燒過(guò)程宏觀及微觀結(jié)構(gòu)的演化，借助馬弗爐研究了大直徑給料條件下煤泥的結(jié)團(tuán)燃燒特性，利用小型流化床試驗(yàn)臺(tái)研究了水分對(duì)煤泥燃燒和氣體排放特性的影響。并結(jié)合多種分析測(cè)試手段及數(shù)據(jù)分析，

5、對(duì)煤泥的基礎(chǔ)特性有了更深一步的了解，得到了較有價(jià)值的結(jié)論。通過(guò)在臥式管式爐中進(jìn)行煤泥的靜態(tài)燃燒試驗(yàn)，得到了煤泥顆粒在不同爐溫條件下，不同直徑的單個(gè)煤泥顆粒在空氣氣氛中的燃燒特性，得到了煤泥顆粒在燃燒過(guò)程中的溫度變化規(guī)律及燃燒圖像變化規(guī)律。在揮發(fā)分均相著火階段，由于揮發(fā)分在短時(shí)間內(nèi)大量析出，導(dǎo)致顆粒表面結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。不同的煤泥相應(yīng)的溫度變化不同，相同爐溫下不同直徑的煤泥溫度變化相似。顆粒直徑增加，其內(nèi)部氣體的擴(kuò)散減慢，會(huì)導(dǎo)致燃燒反應(yīng)過(guò)程變慢，相應(yīng)的著火延遲時(shí)間及燃盡時(shí)間增加；放熱性能指數(shù)隨著顆粒直徑的增加而減小，不同煤泥之間放熱性能指數(shù)不同，

6、與煤泥揮發(fā)分及灰分含量有關(guān)。利用高清攝像機(jī)捕捉了其在燃燒過(guò)程中的宏觀結(jié)構(gòu)的變化，在均相燃燒段發(fā)現(xiàn)了大量的噴出物，經(jīng)過(guò)XRD分析得到其主要成分為無(wú)定形碳，證明了煤泥顆粒內(nèi)部存在有機(jī)碳分子結(jié)構(gòu)由復(fù)雜無(wú)序的縮合芳香核大分子結(jié)構(gòu)向有序的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)定形碳分子轉(zhuǎn)化這一過(guò)程。經(jīng)過(guò)氮吸附測(cè)試分析得到，煤泥顆粒內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)以介孔為主，并有少量的微孔。孔隙結(jié)構(gòu)經(jīng)歷由初始時(shí)刻的較復(fù)雜，到簡(jiǎn)單，再到復(fù)雜，最后變得簡(jiǎn)單的過(guò)程。SEM電鏡分析印證了上述孔隙結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程，同時(shí)發(fā)現(xiàn)均相燃燒階段熱解產(chǎn)物填充孔隙的現(xiàn)象。I摘要對(duì)于煤泥的結(jié)團(tuán)燃燒特性，給料直徑的增加會(huì)促進(jìn)煤泥

7、形成較大的團(tuán)塊，結(jié)團(tuán)率會(huì)增加。煤泥結(jié)團(tuán)特性也受到給料形狀的影響，主要是由于比表面積的不同，比表面積較低形狀所對(duì)應(yīng)的結(jié)團(tuán)率較高，但是比表面積過(guò)大也會(huì)加快煤泥內(nèi)部水分蒸發(fā)的過(guò)程，并促進(jìn)結(jié)團(tuán)發(fā)生。煤泥的結(jié)團(tuán)特性受到爐溫的影響十分明顯，隨著爐溫的增加，形成較小的團(tuán)塊較多，結(jié)團(tuán)率呈下降趨勢(shì)。不同種類(lèi)的煤泥結(jié)團(tuán)特性受到煤泥原始粒度組成、揮發(fā)分含量、灰分含量和組成等性質(zhì)的影響，原始粒度組成較粗的煤泥有利于結(jié)團(tuán)的形成，另外揮發(fā)分含量較低、灰分較高也容易形成結(jié)團(tuán)。結(jié)團(tuán)率并不是越高越好，較高的結(jié)團(tuán)率不利于煤泥的快速燃盡。結(jié)合煤泥結(jié)團(tuán)后的結(jié)構(gòu)和形狀分析建立了煤泥結(jié)團(tuán)

8、燃燒過(guò)程的結(jié)構(gòu)模型。為了進(jìn)一步研究煤泥的燃燒特性，在流化床燃燒試驗(yàn)中研究了水分含量對(duì)煤泥燃燒及氣體排放特性的影響。利用熱重分析得到了不同水分煤泥的基本